JP6245126B2 - 蒸気タービン設備及び蒸気タービン設備の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気タービン設備及び蒸気タービン設備の制御方法に関し、特に、蒸気加減弁によって蒸気タービンへの蒸気の供給を調整する蒸気タービン設備及び蒸気タービン設備の制御方法に関する。

従来の蒸気タービン設備としては、例えば、シングルフラッシュ方式、ダブルフラッシュ方式のタービン設備が利用され、特許文献１には、ダブルフラッシュ方式のタービン設備が開示されている。

特許文献１のタービン設備は、熱水と高圧蒸気とが混合した地熱流体を用いて発電を行う地熱タービンプラントで利用されるものであり、２体の蒸気タービンを備えている。同文献では、セパレータ（気水分離器）によって熱水から高圧蒸気を分離し、この高圧蒸気を一方の蒸気タービンとなる高圧蒸気タービンに供給している。また、セパレータによって分離された熱水をフラッシャ（減圧気化器）で減圧して低圧蒸気を生成し、この低圧蒸気をもう一方の蒸気タービンとなる低圧蒸気タービンに供給している。高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンは、ケーシングをそれぞれ有し、ケーシング内に回転軸及びこれに連結されるタービン羽根を備えたタービンロータが配設されている。そして、高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンの各回転軸は、互いに連結されている。

特開２０１４−３１７３６号公報

特許文献１の高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンでは、いずれかの蒸気タービンのみのケーシング内への蒸気の供給が停止したり、蒸気が極低流量状態となったりする場合がある。この状態において、タービンロータが回転すると、ケーシング内に蒸気が極めて少ない雰囲気でタービン羽根が回転するので、蒸気とタービン羽根との摩擦熱を蒸気によって冷却できなくなる。このため、蒸気タービン内部において、かき回し損失による発熱が起こる、という問題がある。

ここで、いずれかの蒸気タービンのみへの蒸気の供給が停止して、若しくは極低流量状態となりかき回し損失が発生するケースとしては、例えば、意図しないトラブルが発生し、低圧蒸気タービンの入口弁が閉塞しつつ、高圧蒸気タービンのタービンロータが回転されるため、低圧蒸気タービンのタービンロータが回転するケースがある。また、蒸気が極低流量でかき回し損失が発生するケースとしては、例えば、各蒸気タービンの起動時等の無負荷運転時、または極低負荷運転時が考えられる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、蒸気タービンのかき回し損失による過度な発熱を防止することができる蒸気タービン設備及び蒸気タービン設備の制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る蒸気タービン設備は、異なる蒸気源から供給される蒸気によって駆動する直列接続された複数の蒸気タービンと、前記複数の蒸気タービンそれぞれに設けられて前記蒸気源から供給される蒸気の流量を加減調整する蒸気加減弁と、前記蒸気加減弁の動作を弁開度指令値の出力によって制御する制御手段とを備えた蒸気タービン設備であって、前記制御手段は、複数の前記蒸気加減弁に対し、同一値の前記弁開度指令値を同時に出力することを特徴とする。

上記蒸気タービン設備によれば、同一値の弁開度指令値を同時に出力するので、複数の蒸気加減弁を同時に開閉動作させることができる。これにより、蒸気源が異なる複数の蒸気タービンの一つに蒸気が供給されて駆動する状態において、他の蒸気タービンに対し、蒸気の供給が停止したり、蒸気が極低流量となったりすることを防止することができる。その結果、全ての蒸気タービンにおいて、蒸気がない、又は極めて少ない雰囲気でタービンロータが回転することを回避でき、かき回し損失による過熱を防止することができる。

本発明に係る蒸気タービン設備の制御方法は、異なる蒸気源から供給される蒸気によって駆動する直列接続された複数の蒸気タービンと、前記複数の蒸気タービンそれぞれに設けられて前記蒸気源から供給される蒸気を加減調整する蒸気加減弁とを備えた蒸気タービン設備の制御方法であって、複数の前記蒸気加減弁に対して同一値の弁開度指令値を同時に出力し、この弁開度指令値の出力によって前記複数の蒸気加減弁の動作を制御することを特徴とする。

本発明によれば、同一値の弁開度指令値を同時に出力するので、蒸気タービンのかき回し損失による過度な発熱を防止することができる。

第１の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。 第１の実施の形態に係る特性テーブルで利用するグラフである。 上記蒸気タービン設備の異常時の制御の一例を示すフローチャートである。 上記蒸気タービン設備の異常時の制御の一例を示すフローチャートである。 上記蒸気タービン設備の異常時の制御の一例を示すフローチャートである。 上記蒸気タービン設備の異常時の制御の一例を示すフローチャートである。 上記蒸気タービン設備の異常時の制御の一例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第４の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第５の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第６の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第７の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第８の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第９の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第１０の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第１１の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。 第１２の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。以下においては、説明の便宜上、発電プラントの一例として、地熱発電プラントについて説明する。しかしながら、本発明に係る蒸気タービン設備が適用される発電プラントについては、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、火力発電プラントに適用してもよく、他の任意の蒸気源を使用する発電プラントや、蒸気以外の気体を使用するバイナリ発電プラントに適用してもよい。

また、以下の第１の実施の形態においては、大まかに分けて圧力が異なる２種類の蒸気に関し、相対的に高い圧力については「高圧」とする一方、相対的に低い圧力については「中圧」として説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第１フラッシャ（蒸気源）３、第２フラッシャ（蒸気源）４、高圧蒸気タービン（第１蒸気タービン）５、中圧蒸気タービン（第２蒸気タービン）６、発電機８、復水器９及び制御手段１０を備えている。各蒸気タービン５，６は、内部に蒸気が供給されるケーシングをそれぞれ備えている。従って、第１の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、ダブルフラッシュ方式の２ケーシング式地熱タービン設備とされる。

第１フラッシャ３は、生産井１２から採取した地熱流体を、熱水と高圧蒸気とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。第１フラッシャ３には、地熱流体供給管１３を介して生産井１２から地熱流体が供給される。第１フラッシャ３で分離された高圧蒸気は、高圧蒸気供給管１４を介して高圧蒸気タービン５に導入される。従って、第１フラッシャ３は、高圧蒸気タービン５の蒸気源として機能する。また、第１フラッシャ３で分離された熱水は、熱水供給管１５を介して第２フラッシャ４に導入される。地熱流体供給管１３には、高圧地熱流体の流量を加減調整する流量調整弁１７が設けられ、熱水供給管１５には、第１フラッシャ３内の熱水の量(レベル)を加減調整するレベル制御弁１８が設けられている。

第２フラッシャ４は、第１フラッシャ３から供給された熱水を減圧し、当該熱水より低温の熱水と、高圧蒸気より圧力が低い中圧蒸気とに分離する減圧気化器（フラッシャ）によって構成される。第２フラッシャ４で分離された熱水は、熱水排出管２０を介して還元井２１に排出される。熱水供給管２０には、第２フラッシャ４内の熱水の量(レベル)を加減調整するレベル制御弁１９が設けられている。第２フラッシャ４で分離された中圧蒸気は、中圧蒸気供給管２２を介して中圧蒸気タービン６に導入される。従って、第２フラッシャ４は、中圧蒸気タービン６の蒸気源として機能する。

高圧蒸気タービン５は、高圧蒸気供給管１４を介して供給される高圧蒸気によって駆動される。高圧蒸気タービン５は、ケーシングの内部に設置されたタービンロータを有し、タービンロータは、回転軸２４に固定された複数のタービン羽根を備えて回転可能に支持されている。高圧蒸気タービン５は、高圧蒸気入口が回転軸２４の延在方向一側、高圧蒸気出口が回転軸２４の延在方向他側に設けられる片流タービンとされる。高圧蒸気タービン５のケーシングには、高圧蒸気供給管１４が接続され、この接続位置が高圧蒸気入口とされる。高圧蒸気タービン５のケーシング内には、高圧蒸気供給管１４を介して高圧蒸気が供給され、供給された高圧蒸気が仕事を行ってタービンロータを回転させる。仕事を行った高圧蒸気は、ケーシングに接続された第１蒸気排出管２５を介して復水器９へ排出される。ケーシングに対する第１蒸気排出管２５の接続位置が高圧蒸気出口とされる。

中圧蒸気タービン６は、中圧蒸気供給管２２を介して供給される中圧蒸気によって駆動される。中圧蒸気タービン６は、高圧蒸気タービン５と同様に、ケーシングの内部に設置されたタービンロータを有し、タービンロータは、回転軸２７に固定された複数のタービン羽根を備えて回転可能に支持されている。中圧蒸気タービン６における回転軸２７の一端側は、高圧蒸気タービン５の回転軸２４と連結され、それらは同時に同方向に同回転数で回転される。従って、中圧蒸気タービン６と高圧蒸気タービン５とは、直列接続された関係となる。中圧蒸気タービン６における回転軸２７の他端側は、発電機８に接続されている。中圧蒸気タービン６は、中圧蒸気入口が回転軸２７の延在方向一側、中圧蒸気出口が回転軸２７の延在方向他側に設けられる片流タービンとされる。中圧蒸気タービン６のケーシングには、中圧蒸気供給管２２が接続され、この接続位置が中圧蒸気入口とされる。中圧蒸気タービン６のケーシング内には、中圧蒸気供給管２２を介して中圧蒸気が供給され、供給された中圧蒸気が仕事を行ってタービンロータを回転させる。仕事を行った中圧蒸気は、ケーシングに接続された第２蒸気排出管２８を介して復水器９へ排出される。ケーシングに対する第２蒸気排出管２８の接続位置が中圧蒸気出口とされる。

高圧蒸気供給管１４には、高圧蒸気止弁３１及び高圧蒸気加減弁３２が設けられている。中圧蒸気供給管２２には、中圧蒸気止弁３３及び中圧蒸気加減弁３４が設けられている。高圧蒸気止弁３１及び中圧蒸気止弁３３は、各蒸気タービン５、６に導入される蒸気を遮断するためのものである。高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４は、各蒸気タービン５、６に導入される蒸気の流量を加減調整するためのものである。各蒸気加減弁３２，３４は、制御手段１０を介して弁開度が制御される。また、高圧蒸気供給管１４において、高圧蒸気止弁３１より上流側には高圧ベント弁３５が設けられ、中圧蒸気供給管２２において、中圧蒸気止弁３３より上流側には中圧ベント弁３６が設けられている。各ベント弁３５，３６は、各蒸気供給管１４，２２内の圧力が所定値以上になると開弁して蒸気を大気や復水器９などの蒸気供給管外へ放出し、圧力が所定値より小さくなると閉弁して蒸気の放出を停止する。

復水器９は、各蒸気タービン５，６から排出された蒸気を冷却することによって、その蒸気を凝縮する。なお、復水器９に代えて、他の熱交換器や、蒸気を活用する系統などのタービン外部の系統を用いてもよい。

ここで、発電機８には、その出力電力値を検出する電力検出器４０が設けられている。何れか一方の回転軸２４，２７には、当該回転軸２４，２７の（単位時間当たりの）回転数を検出する回転数検出器４１が設けられている。また、高圧蒸気供給管１４において、高圧蒸気止弁３１及び高圧蒸気加減弁３２より上流側には高圧検出器（圧力検出器）４２が設けられ、中圧蒸気供給管２２において、中圧蒸気止弁３３及び中圧蒸気加減弁３４より上流側には中圧検出器（圧力検出器）４３が設けられている。高圧検出器４２は、高圧蒸気止弁３１及び高圧蒸気加減弁３２より上流側の高圧蒸気供給管１４内の高圧蒸気の圧力値を検出し、中圧検出器４３は、中圧蒸気止弁３３及び中圧蒸気加減弁３４より上流側の中圧蒸気供給管２２内の中圧蒸気の圧力値を検出する。

次に、上記制御手段１０の構成について説明する。図１では、制御手段１０を機能ブロック図として示す。なお、図１に示す制御手段１０の機能ブロックは、本発明に関連する構成のみを示しており、それ以外の構成については省略している。なお、制御手段１０は、例えば、蒸気タービン設備１の運転制御に必要な各種処理を実行するプロセッサを含んで構成される。

図１に示すように、制御手段１０は、入力部１０ａ、演算部１０ｂ、特性テーブル１０ｃ及び出力部１０ｄを含んで構成され、蒸気タービン設備１の運転を制御することができる。入力部１０ａは、上記各検出器４０〜４３を含む蒸気タービン設備１の各種計測器から出力された検出結果を電気信号として入力する。

演算部１０ｂは、入力部１０ａに入力された検出結果に基づき、後述するように高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４の弁開度を演算する。演算部１０ｂにおいて、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４の弁開度を指令する弁開度指令値及び追加弁開度指令値については、「回転数制御」、「出力制御」、「前圧制御」の３つの制御モードを切り替えて演算を行う。回転数制御では、回転数検出器４１から出力された回転軸２４，２７の回転数に基づいて演算される。出力制御は、電力検出器４０から出力された発電機８の出力電力値に基づいて演算される。前圧制御は、高圧検出器４２及び中圧検出器４３から出力された蒸気の圧力値に基づいて演算される。これら３つの制御モードでは、上記の各検出器４０〜４３の検出結果に基づき、各蒸気加減弁３２，３４から各蒸気タービン５，６に供給する蒸気流量を求め、この流量に応じた各蒸気加減弁３２，３４の弁開度指令値及び追加弁開度指令値が演算される。かかる演算部１０ｂの演算では、特性テーブル１０ｃが参照される。

図２は、特性テーブルで利用するグラフを示す。このグラフは、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４での蒸気流量（横軸）と、弁開度指令値（縦軸）との関係を示す。図２において、グラフ（Ａ）は、高圧蒸気加減弁３２の蒸気流量と弁開度指令値との関係を示す。グラフ（Ｂ）は、中圧蒸気加減弁３４の蒸気流量と弁開度指令値との関係を示す。従って、図２のグラフでは、弁開度指令値に対する高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４それぞれの蒸気流量の関係が設定されている。

グラフ（Ａ）とグラフ（Ｂ）とは、蒸気流量が０でなくなって蒸気が流れ始める弁開度指令値（本実施の形態では約２８％）が同一に設定されている。そして、グラフ（Ａ）とグラフ（Ｂ）とは、蒸気流量が増加する程、弁開度指令値も増加しており、同一の弁開度指令値に対し、高圧蒸気加減弁３２について示すグラフ（Ａ）の方が、蒸気流量が多くなっている。

グラフ（Ａ）は、弁開度指令値が上限値（本実施の形態では約８０％）以上で蒸気流量が一定となるように設定される。つまり、高圧蒸気加減弁３２では、弁開度指令値が上限値より大きくなると、弁開度が変わらずに一定に制御される。グラフ（Ｂ）は、弁開度指令値が上限設定値（本実施の形態では約５０％）以上で蒸気流量が一定値（本実施の形態では約７０ｔ／ｈ）となるように直線的に設定される。つまり、中圧蒸気加減弁３２では、弁開度指令値が上限設定値より大きくなると、弁開度が変わらずに一定に制御される。ここで、グラフ（Ｂ）の直線部分と点線（Ｃ）とで囲まれる領域（Ｄ）は、中圧蒸気加減弁３４による前圧制御において、追加弁開度指令値によってグラフ（Ｂ）の直線部分より増加される蒸気流量を示す。なお、弁開度指令値や蒸気流量の上記及び下記数値は例示に過ぎず、蒸気タービン設備１の諸条件に応じて適宜変更可能である。

出力部１０ｄは、演算部１０ｂによって演算された弁開度を、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４に電気信号として出力し、この出力を介して高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４の開閉動作が制御されて蒸気タービン設備１の運転が制御される。出力部１０ｄは、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４に対し、同一値となる弁開度指令値（例えば、両方の弁開度指令値とも４０％）を、同時に出力する。これにより、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４は、同時に開閉動作される。また、中圧蒸気加減弁３４による前圧制御において、出力部１０ｄは、中圧蒸気加減弁３４に対し、追加弁開度指令値を出力し、この追加弁開度指令値では、中圧蒸気加減弁３４だけの開閉動作が制御される。

次いで、蒸気タービン設備１の起動方法について説明する。

ここでは、流量調整弁１７、レベル制御弁１８，１９、高圧蒸気止弁３１、高圧蒸気加減弁３２、中圧蒸気止弁３３及び中圧蒸気加減弁３４が閉塞しており、高圧蒸気タービン５及び中圧蒸気タービン６が停止した状態とする。また、回転軸２７に対して接続された発電機８は同期投入されておらず、高圧蒸気タービン５及び中圧蒸気タービン６とともに停止した状態である。この状態から、ターニング運転を経た後、先ず、流量調整弁１７を所定弁開度で開放させ、レベル制御弁１８，１９を自動制御とする。すると、第１フラッシャ３では、導入された地熱流体が熱水と高圧蒸気とに分離され、高圧蒸気供給管１４に高圧蒸気が供給される。また、第１フラッシャ３で分離された熱水が熱水供給管１５を介して第２フラッシャ４に導入され、中圧蒸気と熱水とに分離されて中圧蒸気供給管２２に中圧蒸気が供給される。

高圧蒸気供給管１４及び中圧蒸気供給管２２に蒸気が供給された状態において、余剰蒸気は、高圧ベント弁３５及び中圧ベント弁３６を介して大気等に放出され、各蒸気供給管１４，２２の圧力値が所定値以下に設定される。この状態で、各止弁３１，３３による蒸気の遮断を解除させた後、各蒸気タービン５，６について、回転数制御が行われる。回転数制御では、制御手段１０において、回転数検出器４１から入力される回転軸２４，２７の回転数に応じ、各蒸気加減弁３２，３４に弁開度指令値が出力される。各蒸気加減弁３２，３４に出力される弁開度指令値は、同一とされ、同時に出力される。これにより、各蒸気加減弁３２，３４は、同一の弁開度指令値によって同時に閉弁状態から開弁される。そして、各蒸気加減弁３２，３４が弁開度指令値に応じて開度が増加されると、各蒸気タービン５，６のケーシング内に蒸気が供給され、供給された蒸気が仕事をすることでタービンロータが回転される。そして、タービンロータの回転軸２４，２７、発電機８が定格回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）になるように制御される。

制御手段１０において、入力されるタービンロータの回転軸２４，２７、発電機８の回転数が定格回転数になった後に同期投入され、回転数制御から出力制御に移行される。出力制御では、発電機８において、極低負荷から負荷が上昇されて発電が開始され、出力検出器４０で検出された出力電力値が制御手段１０に入力される。制御手段１０では、各蒸気加減弁３２，３４それぞれに対し、同一の弁開度指令値が同時に出力され、発電機８の負荷（出力電力）が徐々に上昇するよう制御される。

出力制御において発電機８の負荷（出力電力）が上昇されると、各蒸気タービン５，６での蒸気の仕事が増加されるため、高圧蒸気供給管１４の圧力が低下され、高圧ベント弁３５が全閉される。この高圧ベント弁３５の全閉によって、高圧蒸気タービン５において前圧制御を行う場合は、出力制御から前圧制御に移行される。なお、この移行を行わずに出力制御を継続する場合もあり、その選択は、プラント毎によって異なる。

高圧蒸気タービン５の前圧制御では、高圧蒸気タービン５の前段階となる高圧蒸気供給管１４の高圧蒸気の圧力が高圧検出器４２で検出されて制御手段１０に入力される。すると、制御手段１０では、高圧検出器４２から入力した圧力値に応じ、当該圧力値が定格圧力に近似するように高圧蒸気加減弁３２に弁開度指令値が出力される。このとき、高圧蒸気加減弁３２に出力された弁開度指令値と同一の弁開度指令値が、中圧蒸気加減弁３４に対し、同時に出力される。但し、弁開度指令値が上限設定値（約５０％）以上となる場合は、中圧蒸気加減弁３４の弁開度が増加せずに一定になる（図２のグラフ（Ｂ）参照）。

制御手段１０において、入力される高圧検出器４２の圧力値が定格圧力に制御された後、中圧蒸気タービン６の前圧制御の準備が行われる。この準備では、中圧蒸気供給管２２内の中圧蒸気について、図２の領域（Ｄ）で示す部分に蒸気流量を増やす必要がある。一方、図２のグラフ（Ｂ）において、弁開度指令値が約５０％以上となる指令では、中圧蒸気加減弁３４の弁開度が増加せずに一定となり、中圧ベント弁３６を介して蒸気が大気等に放出されるので、蒸気流量が約７０ｔ／ｈで一定となる。そこで、上記の弁開度指令値による制御とは別の制御（例えば、手動）を加え、中圧ベント弁３６が閉弁するまで、中圧蒸気加減弁３４の開度を大きくする。中圧ベント弁３６が閉弁すると、中圧蒸気タービン６における前圧制御の準備が完了し、中圧蒸気タービンにおいて前圧制御を行う場合には、当該前圧制御が開始される。

この前圧制御では、中圧検出器４３の圧力値を定格圧力に制御するため、制御手段１０において、中圧検出器４３から入力される圧力値に応じ、当該圧力値が定格圧力に近似するように中圧蒸気加減弁３４に追加弁開度指令値が出力される。なお、中圧蒸気タービン６の前圧制御においても、中圧蒸気加減弁３４に出力される弁開度指令値は、高圧蒸気加減弁３２に出力された弁開度指令値と同一であり、同時に出力された状態が維持される。

以上のように、中圧蒸気タービン６の前圧制御では、弁開度指令値に加え、追加弁開度指令値が出力されている。従って、弁開度指令値が上限設定値（約５０％）以上となる場合、蒸気流量が約７０ｔ／ｈより小さくならない。これにより、中圧検出器４３で検出される中圧蒸気が圧力低下し、追加弁開度指令値によって中圧蒸気加減弁３４が閉弁方向に動作しても、中圧蒸気加減弁３４での蒸気流量の下限値は約７０ｔ／ｈに設定される。

制御手段１０において、入力される高圧検出器４２及び中圧検出器４３の圧力値がそれぞれ定格圧力に制御されると、流量調整弁１７を所定弁開度で増加させ、各フラッシャ３，４から供給される高圧蒸気及び中圧蒸気を増加させる。そして、供給される高圧蒸気及び中圧蒸気が定格流量となるよう制御され、発電機８が定格負荷に到達されて蒸気タービン設備１の起動が完了される。

上記蒸気タービン設備１の起動にあっては、同一の弁開度指令値が同時に出力されるので、各蒸気加減弁３２，３４が同時に閉弁状態から開弁されて開度が増加される。これにより、高圧蒸気タービン５及び中圧蒸気タービン６の何れか一方だけで、蒸気の供給が停止したり極低流量になったりすることを防止することができる。その結果、各蒸気タービン５，６の起動時に、各蒸気タービン５，６内部のかき回し損失による過熱の発生を回避することができる。

また、中圧蒸気タービン６の前圧制御では、弁開度指令値が上限設定値以上となる場合、蒸気流量が一定値より小さくならないので、中圧蒸気加減弁３４が閉じ続けて蒸気流量が減少し、中圧蒸気タービン６内部の過熱が発生することを防止することができる。

蒸気タービン設備１の起動完了後、発電機８を定格負荷として運用中、各蒸気タービン５，６における高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４の制御は、以下の（１）〜（３）の３パターンから諸条件に応じて切り換えられて行われる（以下、「通常運用」と称する）。
（１）高圧蒸気タービン５：前圧制御、中圧蒸気タービン６：前圧制御
（２）高圧蒸気タービン５：出力制御、中圧蒸気タービン６：前圧制御
（３）高圧蒸気タービン５：出力制御、中圧蒸気タービン６：弁開度指令値に従った制御

通常運用において、高圧蒸気タービン５の前圧制御は、起動時と同様に、高圧検出器４２で検出される高圧蒸気の圧力値に基づき、高圧蒸気加減弁３２の弁開度が制御される。また、高圧蒸気タービン５の出力制御も、起動時と同様に、出力検出器４０で検出された出力電力値に基づき、高圧蒸気加減弁３２の弁開度が制御される。通常運用の（１）〜（３）の何れのパターンにおいても、制御手段１０によって、高圧蒸気加減弁３２に出力された弁開度指令値と同一の弁開度指令値が、中圧蒸気加減弁３４に対し、同時に出力される。

通常運用において、中圧蒸気タービン６の前圧制御は、中圧蒸気加減弁３４への弁開度指令値が上限設定値（約５０％）以上となり、且つ、追加弁開度指令値が中圧蒸気加減弁３４に出力される。従って、中圧蒸気タービン６の前圧制御では、中圧検出器４３で検出される中圧蒸気の圧力値に基づき、追加弁開度指令値によって中圧蒸気加減弁３４の弁開度が加減制御される。

ところで、蒸気タービン設備１の運用中、意図しないトラブル等で高圧蒸気や中圧蒸気の圧力が急低下した異常時運用となる場合（例えば、第１フラッシャ３より下流側で複数ある大気放出板の一部が破裂する等）、本実施の形態では、これに応じた制御が行われる。当該制御について説明する前に、本実施の形態とは別の比較例として、当該制御を行わず、高圧蒸気の圧力が急低下した場合に想定される状態について、上記（１）〜（３）のパターンで以下に説明する。なお、（１）と（２）のパターンの比較例では、各蒸気加減弁３２，３４を別々に独立して制御する。

［（１）のパターン］
高圧蒸気の圧力が急低下されると、高圧検出器４２がその圧力値を検出して制御手段１０に入力する。この入力に応じ、制御手段１０では、高圧蒸気供給管１４内の圧力を高めるべく、高圧蒸気加減弁３２を閉弁方向に動作する指令が出力される。従って、高圧蒸気タービン５の内部の蒸気は極めて少なくなる。一方、中圧蒸気加減弁３４では、前圧制御が継続されて開弁したままとなり、中圧蒸気タービン６への中圧蒸気の供給が継続される。この結果、中圧蒸気タービン６のタービンロータだけでなく、高圧蒸気タービン５のタービンロータも回転され、高圧蒸気タービン５内部において、かき回し損失による過熱が発生する状態になる。

［（２）のパターン］
高圧蒸気の圧力が急低下されても、当該圧力低下とは関係なく高圧蒸気加減弁３２は開弁したままとなるが、高圧蒸気タービン５に供給される高圧蒸気は停止若しくは低流量となる。一方、中圧蒸気加減弁３４では、前圧制御が継続されて開弁したままとなり、中圧蒸気タービン６への中圧蒸気の供給が継続される。この結果、中圧蒸気タービン６のタービンロータだけでなく、高圧蒸気タービン５のタービンロータも回転され、高圧蒸気タービン５内部において、かき回し損失による過熱が発生する状態になる。

［（３）のパターン］
高圧蒸気の圧力が急低下されても、当該圧力低下とは関係なく高圧蒸気加減弁３２は開弁したままとなるが、高圧蒸気タービン５に供給される高圧蒸気は停止若しくは低流量となる。一方、中圧蒸気加減弁３４では、高圧蒸気加減弁３２と同一の弁開度指令値で制御されるので、開弁したままとなり、中圧蒸気タービン６への中圧蒸気の供給が継続される。この結果、中圧蒸気タービン６のタービンロータだけでなく、高圧蒸気タービン５のタービンロータも回転され、高圧蒸気タービン５内部において、かき回し損失による過熱が発生する状態になる。

続いて、本実施の形態において、高圧蒸気の圧力が急低下した異常時運用の制御について説明する。本実施の形態に係る制御は、「高圧限界圧力制御」、「中圧限界圧力制御」を含む場合がある。「高圧限界圧力制御」は、制御手段１０において、高圧検出器４２が検出する蒸気の圧力値が、指定値となる「限界圧力」以下となることを条件として、各蒸気加減弁３２，３４の両方を閉弁方向に動作する弁開度指令値が出力される。「中圧限界圧力制御」は、中圧検出器４３が検出する蒸気の圧力値が、指定値となる「限界圧力」以下となることを条件として、各蒸気加減弁３２，３４の両方を閉弁方向に動作する弁開度指令値が出力される。これら限界圧力制御において、各蒸気加減弁３２，３４を閉弁することで、各蒸気供給管１４，２２の圧力低下を防止することができる。なお、高圧検出器４２及び中圧検出器４３の限界圧力は、異なる圧力値となる。

［（１）のパターン］
以下、図３のフローチャートを参照して説明する。図３は、（１）のパターンでの異常時（高圧蒸気圧力急低下時）の制御を示すフローチャートである。先ず、高圧蒸気タービン５の前圧制御において、高圧蒸気の圧力が急低下されると、高圧検出器４２が高圧蒸気の圧力値を検出して制御手段１０に入力される。この入力に応じ、制御手段１０では、高圧蒸気供給管１４内の圧力を高めるべく、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４の両方に対し、閉弁方向に動作する同一の弁開度指令値が同時に出力される。この弁開度指令値の出力によって、高圧蒸気加減弁３２が閉弁方向に動作される（ステップ（以下、「ＳＴ」という）１０１）。なお、中圧蒸気加減弁３４は、後述するＳＴ１０２の判定前は弁開度指令値が上限設定値（約５０％）以上となるので、弁開度は変わらない。

次いで、各蒸気加減弁３２，３４の弁開度指令値と、指定値となる「許可開度」とを比較し、中圧蒸気の前圧制御の継続を許可するか否かが判定される（ＳＴ１０２）。この許可開度は、図２のグラフ（Ｂ）において、上限設定値となる弁開度指令値（図２では約５０％）とされる。ＳＴ１０２において、所定の判定時間、各蒸気加減弁３２，３４の弁開度が許可開度以下でない（許容開度より大きい）と判定された場合、異常が解消されたこととなり、その時点の制御、すなわち、各蒸気タービン５，６の前圧制御が継続された状態で運用される（ＳＴ１０３）。

ＳＴ１０２において、各蒸気加減弁３２，３４の弁開度指令値が許可開度以下と判定されると、中圧蒸気タービン６では前圧制御を終了し、弁開度指令値に従った制御に移行される（ＳＴ１０４）。ＳＴ１０４の後、高圧蒸気加減弁３２を閉弁方向に動作する弁開度指令値が出力される（ＳＴ１０６）。ＳＴ１０６と同時に、制御手段１０では、高圧蒸気加減弁３２の弁開度指令値と同じ弁開度指令値が中圧蒸気加減弁３４に同時に出力され、中圧蒸気加減弁３４が閉弁方向に動作される（ＳＴ１０７）。ＳＴ１０６、ＳＴ１０７の運用開始後、異常が解消されない場合には、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４を両方とも全閉とする指令が出力され、各蒸気タービン５，６が停止される。

［（２）のパターン］
以下、図４のフローチャートを参照して説明する。図４は、（２）のパターンでの異常時（高圧蒸気圧力急低下時）の制御を示すフローチャートである。先ず、高圧蒸気の圧力が急低下されると、高圧限界圧力制御によって、所定の判定時間、高圧検出器４２が高圧蒸気の圧力値を検出して制御手段１０に入力され、高圧蒸気の圧力値が限界圧力以下であるか判定される（ＳＴ２０１）。ＳＴ２０１において、高圧検出器４２が検出した圧力値が限界圧力より大きい（限界圧力以下でない）と判定された場合、異常が解消されたこととなる。よって、その時点の制御、すなわち、高圧蒸気タービン５の出力制御と中圧蒸気タービン６の前圧制御とが継続された状態で運用される（ＳＴ２０２）。

ＳＴ２０１において、所定の判定時間、高圧検出器４２により検出される高圧蒸気の圧力値が限界圧力以下と判定されると、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４の両方に対し、閉弁方向に動作する同一の弁開度指令値が同時に出力される。この弁開度指令値の出力によって、高圧蒸気加減弁３２が閉弁方向に動作される（ＳＴ２０３）。なお、中圧蒸気加減弁３４は、後述するＳＴ２０４の判定前は弁開度指令値が上限設定値（約５０％）以上となるので、弁開度は変わらない。

ＳＴ２０３の後、中圧蒸気加減弁３４の弁開度指令値と、指定値となる「許可開度」とを比較し、中圧蒸気の前圧制御の継続を許可するか否かが判定される（ＳＴ２０４）。この許可開度は、上限設定値となる弁開度指令値（約５０％）とされる。ＳＴ２０４において、所定の判定時間、弁開度指令値が許可開度以下でない（許容開度より大きい）と判定された場合、異常が解消されたこととなり、その時点の制御、すなわち、高圧蒸気タービン５の高圧限界圧力制御（出力制御中）と中圧蒸気タービン６の前圧制御とが継続された状態での運用が行われる（ＳＴ２０４ａ）。

ＳＴ２０４において、弁開度指令値が許可開度以下と判定されると、中圧蒸気タービン６の前圧制御を終了して弁開度指令値に従った制御に移行される（ＳＴ２０５）。ＳＴ２０５の後、高圧蒸気加減弁３２を閉弁方向に動作する弁開度指令値が出力される（ＳＴ２０６）。ＳＴ２０６と同時に、制御手段１０では、高圧蒸気加減弁３２の弁開度指令値と同じ弁開度指令値が中圧蒸気加減弁３４に同時に出力され、中圧蒸気加減弁３４が閉弁方向に動作される（ＳＴ２０７）。ＳＴ２０６、ＳＴ２０７の運用開始後、異常が解消されない場合には、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４を両方とも全閉とする指令が出力され、各蒸気タービン５，６が停止される。

［（３）のパターン］
以下、図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、（３）のパターンでの異常時（高圧蒸気圧力急低下時）の制御を示すフローチャートである。先ず、高圧蒸気の圧力が急低下されると、高圧限界圧力制御によって、所定の判定時間、高圧検出器４２が高圧蒸気の圧力値を検出して制御手段１０に入力され、高圧蒸気の圧力値が限界圧力以下であるか判定される（ＳＴ３０１）。ＳＴ３０１において、高圧検出器４２が検出した圧力値が限界圧力より大きい（限界圧力以下でない）と判定された場合、異常が解消されたこととなる。よって、その時点の制御、すなわち、高圧蒸気タービン５の出力制御と中圧蒸気タービン６の弁開度指令値に従った制御とが継続された状態で運用される（ＳＴ３０２）。

ＳＴ３０１において、所定の判定時間、高圧検出器４２により検出される高圧蒸気の圧力値が限界圧力以下と判定されると、高圧蒸気加減弁３２を閉弁方向に動作する弁開度指令値が出力される（ＳＴ３０３）。ＳＴ３０３と同時に、制御手段１０では、高圧蒸気加減弁３２の弁開度指令値と同じ弁開度指令値が中圧蒸気加減弁３４に同時に出力される。そして、高圧蒸気加減弁３２の閉弁方向の動作がそのまま継続され（ＳＴ３０４）、且つ、中圧蒸気加減弁３４が閉弁方向に動作される（ＳＴ３０５）。ＳＴ３０４、ＳＴ３０５の運用開始後、異常が解消されない場合には、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４を両方とも全閉とする指令が出力され、各蒸気タービン５，６が停止される。

次いで、本実施の形態において、中圧蒸気の圧力が急低下した異常時運用の制御について説明する。

［（１）のパターン］
以下、図６のフローチャートを参照して説明する。図６は、（１）のパターンでの異常時（中圧蒸気圧力急低下時）の制御を示すフローチャートである。先ず、中圧蒸気タービン６の前圧制御において、中圧蒸気の圧力が急低下されると、中圧検出器４３が中圧蒸気の圧力値を検出して制御手段１０に入力される。この入力に応じ、制御手段１０では、中圧蒸気供給管２２内の圧力を高めるべく、中圧蒸気加減弁３４に対し、閉弁方向に動作する追加弁開度指令値が出力される。この追加弁開度指令値の出力によって、中圧蒸気加減弁３４が閉弁方向に動作される（ＳＴ４０１）。

ＳＴ４０１の運用後、各蒸気加減弁３２，３４の弁開度指令値と、指定値となる「許可開度」とを比較し、中圧蒸気の前圧制御の継続を許可するか否かが判定される（ＳＴ４０２）。この許可開度は、上限設定値となる弁開度指令値（約５０％）とされる。ＳＴ４０２において、所定の判定時間、弁開度指令値が許可開度以下でない（許容開度より大きい）と判定された場合、異常が解消されたこととなり、その時点の制御、すなわち、各蒸気タービン５，６の前圧制御が継続された状態で運用される（ＳＴ４０３）。

ＳＴ４０２において、弁開度指令値が許可開度以下と判定されると、中圧蒸気タービン６では前圧制御を終了し、弁開度指令値に従った制御に移行される（ＳＴ４０４）。ＳＴ４０４の後、中圧蒸気タービン６の中圧限界圧力制御として、所定の判定時間、中圧検出器４３が中圧蒸気の圧力値を検出して制御手段１０に入力され、所定の判定時間、中圧蒸気の圧力値が限界圧力以下であるか判定される（ＳＴ４０７）。ＳＴ４０７において、中圧検出器４３が検出した圧力値が限界圧力より大きい（限界圧力以下でない）と判定された場合、異常が解消されたこととなる。よって、その時点の制御、すなわち、高圧蒸気タービン５の前圧制御と中圧蒸気タービン６の弁開度指令値に従った制御とが継続された状態で運用される（ＳＴ４０８）。

ＳＴ４０７において、所定の判定時間、中圧検出器４３により検出される中圧蒸気の圧力値が限界圧力以下と判定されると、ＳＴ４０４と同様に、中圧蒸気加減弁３４を閉弁方向に動作する弁開度指令値が出力される（ＳＴ４０９）。ＳＴ４０９と同時に、制御手段１０では、中圧蒸気加減弁３４の弁開度指令値と同じ弁開度指令値が高圧蒸気加減弁３２に同時に出力され、高圧蒸気加減弁３２が閉弁方向に動作される（ＳＴ４１０）。ＳＴ４０９、ＳＴ４１０の運用開始後、異常が解消されない場合には、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４を両方とも全閉とする指令が出力され、各蒸気タービン５，６が停止される。

［（２）のパターン］
（２）のパターンでは、上記（１）のパターンにおけるＳＴ４０３、ＳＴ４０７、ＳＴ４０８での運用を下記のように変更した点を除き、同様の処理の流れとなる。従って、（２）のパターンについては、フローチャートを用いた説明を省略する。

（２）のパターンにおいて、ＳＴ４０３は、高圧蒸気タービン５の出力制御と中圧蒸気タービン６の前圧制御とが継続された状態で運用される。ＳＴ４０７は、高圧蒸気タービン５の出力制御中に中圧限界圧力制御が行われ、ＳＴ４０８での高圧蒸気タービン５は、出力制御が行われる。

［（３）のパターン］
以下、図７のフローチャートを参照して説明する。図７は、（３）のパターンでの異常時（中圧蒸気圧力急低下時）の制御を示すフローチャートである。先ず、中圧蒸気の圧力が急低下されると、中圧蒸気タービン６の中圧限界圧力制御によって、中圧検出器４３が中圧蒸気の圧力値を検出して制御手段１０に入力され、中圧蒸気の圧力値が限界圧力以下であるか判定される（ＳＴ５０１）。ＳＴ５０１において、所定の判定時間、中圧検出器４３が検出した圧力値が限界圧力より大きい（限界圧力以下でない）と判定された場合、異常が解消されたこととなる。よって、その時点の制御、すなわち、高圧蒸気タービン５の出力制御と中圧蒸気タービン６の弁開度指令値に従った制御とが継続された状態で運用される（ＳＴ５０２）。

ＳＴ５０１において、所定の判定時間、中圧検出器４３により検出される中圧蒸気の圧力値が限界圧力以下と判定されると、中圧蒸気加減弁３４を閉弁方向に動作する弁開度指令値が出力される（ＳＴ５０３）。ＳＴ５０３と同時に、制御手段１０では、中圧蒸気加減弁３４の弁開度指令値と同じ弁開度指令値が高圧蒸気加減弁３２に同時に出力され、高圧蒸気加減弁３２が閉弁方向に動作される（ＳＴ５０４）。ＳＴ５０３、ＳＴ５０４の運用開始後、異常が解消されない場合には、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４を両方とも全閉とする指令が出力され、各蒸気タービン５，６が停止される。

上述した異常時の制御によれば、高圧限界圧力制御及び中圧限界圧力制御において蒸気の圧力が限界圧力以下になると、各蒸気加減弁３２，３４両方に対し閉弁方向に動作する同一の弁開度指令値が同時に出力される。かかる制御を行う場合、各蒸気タービン５，６のうち、何れか一方だけの蒸気の圧力が低下しつつ、何れか他方に蒸気が供給され、各蒸気タービン５，６の駆動が継続されることを防止することができる。その結果、蒸気の圧力が低下した方の蒸気タービン５，６において、かき回し損失による過熱が発生することを回避することができる。

また、上述した異常時の制御では、弁開度指令値と許可開度とを比較し、その時点の制御を継続するか否かが判定されたり、高圧限界圧力制御及び中圧限界圧力制御において、所定の判定時間が経ってから、各蒸気タービン５，６を停止するか、通常運用するかが判定されたりする。言い換えると、各蒸気タービン５，６を停止する前に、トラブル等に対する対処を行う時間を稼ぐことができ、各蒸気タービン５，６の駆動をなるべく継続するように対応を行うことができる。

更に、上述した異常時の制御を行うことで、異なる蒸気源となる第１及び第２フラッシャ３，４で駆動する複数の蒸気タービン５，６において、いずれの蒸気タービン５，６のかき回し損失による発熱防止を図りつつ、異なる蒸気源に対応した前圧制御、出力制御等の通常の運用も円滑に行うことができる。

ところで、蒸気タービン設備において、極低流量時のかき回し損失による発熱を防止する技術が知られている（特許第４９７３５８３号公報参照）。この公報の蒸気タービン設備では、高圧タービン部の排気が湿分分離器を介して低圧タービン部に導入され、高圧タービン部の排気を逃がす圧抜き弁を高圧タービン部の出口側に設けることでかき回し損失の発生を防止している。従って、かかる公報の記載内容は、本実施の形態のように、各蒸気加減弁３２，３４に対して同一の弁開度指令値を同時に出力する制御とは、全く技術思想が異なるものである。

また、かき回し損失を防止する技術としては、蒸気タービンの出口側に冷却水を噴出するスプレー装置を設置する構成が考えられる。しかし、地熱蒸気タービン設備では、冷却水によって、エロージョンや、蒸気中に含まれる不純物質による腐食、応力腐食割れ等を促進させる、という問題がある。

次に、本発明の前記以外の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、説明する実施の形態より前に記載された実施の形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。また、以下の実施の形態においては、「中圧」に対し、相対的に低い圧力について「低圧」として説明する。

［第２の実施の形態］
図８は、第２の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図８に示すように、第２の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、低圧蒸気タービン（第３蒸気タービン）５０を備えて構成されている。低圧蒸気タービン５０は、内部に蒸気が供給されるケーシングを備え、後述する第３フラッシャ（不図示）から蒸気が供給される。従って、第２の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、トリプルフラッシュ方式の３ケーシング式地熱タービン設備とされる。

低圧蒸気タービン５０は、低圧蒸気供給管５１を介して供給される中圧蒸気より圧力が低い低圧蒸気によって駆動される。低圧蒸気供給管５１に供給される低圧蒸気は、不図示の第３フラッシャから供給され、第３フラッシャでは、第２フラッシャ４（図１参照）から供給された熱水を減圧し、当該熱水より低温の熱水と低圧蒸気とに分離している。低圧蒸気タービン５０のタービンロータは回転軸５２を備えている。回転軸５２の一端側は、中圧蒸気タービン６の回転軸２７と連結され、それらは同時に同方向に同回転数で回転される。従って、低圧蒸気タービン５０と中圧蒸気タービン６と高圧蒸気タービン５とは、直列接続された関係となる。低圧蒸気タービン５０における回転軸２７の他端側は、発電機８に接続されている。

低圧蒸気供給管５１には、低圧蒸気止弁５４、低圧蒸気加減弁５５及び低圧ベント弁（不図示）が設けられている。低圧蒸気止弁５４は、低圧蒸気タービン５０に導入される蒸気を遮断する。低圧蒸気加減弁５５は、低圧蒸気タービン５０に導入される低圧蒸気の流量を加減調整する。低圧蒸気加減弁５５は、制御手段１０（図１参照）を介して弁開度が制御される。低圧蒸気加減弁５５に制御手段１０から出力される弁開度指令値は、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４に対する弁開度指令値と同一とされ、同時に出力される。低圧蒸気加減弁５５においては、弁開度指令値に対する蒸気流量は蒸気タービン設備１の諸条件に応じて適宜設定される。低圧ベント弁（不図示）は、低圧蒸気供給管５１内の圧力が所定値以上になると開弁して低圧蒸気を大気等へ放出し、圧力が所定値より小さくなると閉弁して低圧蒸気の放出を停止する。

第２の実施の形態に係る蒸気タービン設備１の制御では、低圧蒸気加減弁５５の動作が中圧蒸気加減弁３４の動作と同じとなる。

［第３の実施の形態］
図９は、第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図９に示すように、第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、高圧蒸気タービン５に対し、高圧蒸気に加えて低圧蒸気を供給している。従って、第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、トリプルフラッシュ方式の２ケーシング式地熱タービン設備とされる。高圧蒸気タービン５のケーシングにおいて、高圧蒸気供給管１４の接続位置より下流側には、低圧蒸気供給管５１が接続され、高圧蒸気が流れる途中で低圧蒸気が挿入されている。

第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備１の制御では、低圧蒸気加減弁５５の動作としては、図２の特性テーブルによらず、低圧蒸気供給管５１の低圧蒸気の圧力を制御する前圧制御が行われる。但し、高圧蒸気加減弁３２の弁開度指令値が所定の指定値以上であり、且つ、発電機８の出力電力値が所定の指定値以上である条件下で、低圧蒸気加減弁５５が閉弁状態から開放される。これにより、高圧蒸気供給管１４から高圧蒸気が供給されずに低圧蒸気供給管５１から低圧蒸気が供給されることを回避でき、低圧蒸気入口となる低圧蒸気供給管５１の接続位置より上流側でかき回し損失による発熱を防止することができる。

［第４の実施の形態］
図１０は、第４の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１０に示すように、第４の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、中圧蒸気タービン６に対し、中圧蒸気に加えて低圧蒸気を供給している。従って、第４の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、トリプルフラッシュ方式の２ケーシング式地熱タービン設備とされる。中圧蒸気タービン６のケーシングにおいて、中圧蒸気供給管２２の接続位置より下流側には、低圧蒸気供給管５１が接続され、中圧蒸気が流れる途中で低圧蒸気が挿入されている。

第４の実施の形態に係る蒸気タービン設備１の制御では、低圧蒸気加減弁５５の動作としては、図２の特性テーブルによらず、低圧蒸気供給管５１の低圧蒸気の圧力を制御する前圧制御が行われる。但し、中圧蒸気加減弁３４の弁開度指令値が所定の指定値以上であり、且つ、発電機８の出力電力値が所定の指定値以上である条件下で、低圧蒸気加減弁５５が閉弁状態から開放される。これにより、中圧蒸気供給管２２から中圧蒸気が供給されずに低圧蒸気供給管５１から低圧蒸気が供給されることを回避でき、低圧蒸気入口となる低圧蒸気供給管５１の接続位置より上流側でかき回し損失による発熱を防止することができる。

［第５の実施の形態］
図１１は、第５の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１１に示すように、第５の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第２の実施の形態の蒸気タービン設備１に対し、中圧蒸気タービン６（図８参照）を省略し、高圧蒸気タービン５に対し、高圧蒸気に加えて中圧蒸気を供給している。従って、第５の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、トリプルフラッシュ方式の２ケーシング式地熱タービン設備とされる。高圧蒸気タービン５のケーシングにおいて、高圧蒸気供給管１４の接続位置より下流側には、中圧蒸気供給管２２が接続され、高圧蒸気が流れる途中で中圧蒸気が挿入されている。

第５の実施の形態に係る蒸気タービン設備１の制御では、第３の実施の形態に対し、中圧蒸気加減弁３４と低圧蒸気加減弁５５との関係を入れ替えることで、同様に制御することができる。但し、高圧蒸気加減弁３２の弁開度指令値が所定の指定値以上であり、且つ、発電機８の出力電力値が所定の指定値以上である条件下で、中圧蒸気加減弁３４が閉弁状態から開放される。これにより、高圧蒸気供給管１４から高圧蒸気が供給されずに中圧蒸気供給管２２から中圧蒸気が供給されることを回避でき、中圧蒸気入口となる中圧蒸気供給管２２の接続位置より上流側でかき回し損失による発熱を防止することができる。

［第６の実施の形態］
図１２は、第６の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１２に示すように、第６の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１（図１参照）に対し、バイパス管７０を設けたものである。このバイパス管７０の一端側は、高圧蒸気供給管１４の高圧蒸気加減弁３２より下流側に接続されている。バイパス管７０の他端側は、中圧蒸気供給管２２の中圧蒸気加減弁３４より下流側に接続されている。従って、高圧蒸気供給管１４及び中圧蒸気供給管２２は、バイパス管７０を介して蒸気が連通するようになる。バイパス管７０には、バイパス管７０の蒸気の流通を遮断する蒸気遮断弁７１が設けられている。蒸気遮断弁７１は、制御手段１０（図１参照）を介して開閉が制御される。

第６の実施の形態において、高圧蒸気又は中圧蒸気の圧力が急低下した異常時運用の制御については、第１の実施の形態の制御の一部を変更した制御になる。高圧蒸気圧力急低下時は、（２）のパターンのＳＴ２０１（図４参照）、（３）のパターンのＳＴ３０１（図５参照）が変更となる。これらＳＴ２０１、ＳＴ３０１に代えて、第６の実施の形態では、高圧検出器４２（図１参照）により検出される圧力値が予め設定した下限値に達した場合、高圧蒸気加減弁３２を弁開度指令値による制御から切り離し、高圧蒸気加減弁３２に全閉とする指令が出力される。なお、（1）のパターンの場合には、（２）のパターンＳＴ２０１、（３）のパターンＳＴ３０１に相当するものが追加される。

高圧蒸気加減弁３２の全閉後、蒸気遮断弁７１を開弁する指令が出力される。すると、中圧蒸気供給管２２から供給される中圧蒸気が中圧蒸気タービン６だけでなく、バイパス管７０から高圧蒸気供給管１４を通じて高圧蒸気タービン５にも供給される。

中圧蒸気圧力急低下時は、（１）及び（２）のパターンのＳＴ４０７（図６参照）、（３）のパターンのＳＴ５０１（図７参照）、が変更となる。これらＳＴ４０７、ＳＴ５０１に代えて、第６の実施の形態では、中圧検出器４３により検出される圧力値が予め設定した下限値に達した場合、中圧蒸気加減弁３４を弁開度指令値による制御から切り離し、中圧蒸気加減弁３４に全閉とする指令が出力される。

中圧蒸気加減弁３４の全閉後、蒸気遮断弁７１を開弁する指令が出力される。すると、高圧蒸気供給管１４から供給される高圧蒸気が高圧蒸気タービン５だけでなく、バイパス管７０から中圧蒸気供給管２２を通じて中圧蒸気タービン６にも供給される。

以上のように、供給される蒸気の圧力低下が継続される場合でも、蒸気圧力が低下していない方の蒸気供給管１４，２２からバイパス管７０を通じて両方の蒸気タービン５，６に蒸気を供給することができる。これにより、ある程度の制限はあるものの、第１の実施の形態では各蒸気タービン５，６の駆動を停止せざるを得ないような状況でも、駆動を継続することができ、駆動停止になることを抑制することができる。

［第７の実施の形態］
図１３は、第７の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１３に示すように、第７の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第２の実施の形態の蒸気タービン設備１（図８参照）に対し、第１バイパス管７３と第２バイパス管７４とを設けたものである。第１バイパス管７３は、第７の実施の形態のバイパス管７０と同様に、高圧蒸気供給管１４及び中圧蒸気供給管２２を連通している。第２バイパス管７４の一端側は、中圧蒸気供給管２２の中圧蒸気加減弁３４より下流側に接続されている。第２バイパス管７４の他端側は、低圧蒸気供給管５１の低圧蒸気加減弁５５より下流側に接続されている。従って、中圧蒸気供給管２２及び低圧蒸気供給管５１は、第２バイパス管７４を介して蒸気が連通するようになる。第１バイパス管７３には、第１バイパス管７３の蒸気の流通を遮断する第１蒸気遮断弁７５が設けられている。第２バイパス管７４には、第２バイパス管７４の蒸気の流通を遮断する第２蒸気遮断弁７６が設けられている。各蒸気遮断弁７５，７６は、制御手段１０（図１参照）を介して開閉が制御される。

第７の実施の形態において、高圧蒸気又は中圧蒸気の圧力が急低下した異常時運用の制御について、第２蒸気遮断弁７６は閉塞したままとなる。また、各蒸気加減弁３２，３４及び第１蒸気遮断弁７５の制御は、第７の実施の形態の各蒸気加減弁３２，３４及び蒸気遮断弁７０の制御と同一となる。

第７の実施の形態において、低圧蒸気が急低下したり、高圧、中圧、低圧蒸気のうちの２つの蒸気が急低下したりして下限値に達した場合の制御は、以下のようになる。

低圧蒸気の圧力が下限値に達した場合、低圧蒸気加減弁５５を全閉し、第２蒸気遮断弁７６を開弁する制御を行う。これにより、中圧蒸気が中圧蒸気タービン６だけでなく、第２バイパス管７４を通じて低圧蒸気タービン５０にも供給され、低圧蒸気タービン５０の駆動が継続される。

高圧蒸気及び中圧蒸気の圧力が下限値に達した場合、高圧蒸気加減弁３２及び中圧蒸気加減弁３４をそれぞれ全閉し、第１及び第２蒸気遮断弁７５，７６を開弁する制御を行う。これにより、低圧蒸気が低圧蒸気タービン５０だけでなく、第１及び第２バイパス管７３，７４を通じて高圧蒸気タービン５及び中圧蒸気タービン６にも供給され、それら蒸気タービン５，６の駆動が継続される。

高圧蒸気及び低圧蒸気の圧力が下限値に達した場合、高圧蒸気加減弁３２及び低圧蒸気加減弁５５をそれぞれ全閉し、第１及び第２蒸気遮断弁７５，７６を開弁する制御を行う。これにより、中圧蒸気が中圧蒸気タービン６だけでなく、第１及び第２バイパス管７３，７４を通じて高圧蒸気タービン５及び低圧蒸気タービン５０にも供給され、それら蒸気タービン５，５０の駆動が継続される。

中圧蒸気及び低圧蒸気の圧力が下限値に達した場合、中圧蒸気加減弁３４及び低圧蒸気加減弁５５をそれぞれ全閉し、第１及び第２蒸気遮断弁７５，７６を開弁する制御を行う。これにより、高圧蒸気が高圧蒸気タービン５だけでなく、第１及び第２バイパス管７３，７４を通じて中圧蒸気タービン６及び低圧蒸気タービン５０にも供給され、それら蒸気タービン６，５０の駆動が継続される。

［第８の実施の形態、第９の実施の形態］
図１４は、第８の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１４に示すように、第８の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第７の実施の形態の蒸気タービン設備１（図１３参照）に対し、第２バイパス管７４の接続位置を変更したものである。この第２バイパス管７４は、一端側が高圧蒸気供給管１４の高圧蒸気加減弁３２より下流側に接続され、他端側が低圧蒸気供給管５１の低圧蒸気加減弁５５より下流側に接続されている。

図１５は、第９の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１５に示すように、第９の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第７の実施の形態の蒸気タービン設備１（図１３参照）に対し、第１バイパス管７３の接続位置を変更したものである。この第１バイパス管７３は、一端側が高圧蒸気供給管１４の高圧蒸気加減弁３２より下流側に接続され、他端側が低圧蒸気供給管５１の低圧蒸気加減弁５５より下流側に接続されている。

第８及び第９の実施の形態において、高圧、中圧、低圧蒸気のうちの何れか１つ又は２つの蒸気の圧力が急低下して下限値に達した場合、その圧力低下した蒸気が流れる蒸気加減弁３２，３４，５５を全閉する。そして、急低下した圧力が流れる蒸気供給管１４，２２，５１に接続されたバイパス管７３，７４の蒸気遮断弁７５，７６を開弁する制御を行う。これにより、全ての蒸気タービン５，６，５０に蒸気が供給されて駆動が継続される。

［第１０の実施の形態、第１１の実施の形態］
図１６は、第１０の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１６に示すように、第１０の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第３の実施の形態の蒸気タービン設備１（図９参照）に対し、バイパス管７０を設けたものである。このバイパス管７０は、一端側が高圧蒸気供給管１４の高圧蒸気加減弁３２より下流側に接続され、他端側が中圧蒸気供給管２２の中圧蒸気加減弁３４より下流側に接続されている。バイパス管７０には、バイパス管７０の蒸気の流通を遮断する蒸気遮断弁７１が設けられている。

図１７は、第１１の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１７に示すように、第１１の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第４の実施の形態の蒸気タービン設備１（図１０参照）に対し、バイパス管７０を設けたものである。このバイパス管７０は、一端側が高圧蒸気供給管１４の高圧蒸気加減弁３２より下流側に接続され、他端側が中圧蒸気供給管２２の中圧蒸気加減弁３４より下流側に接続されている。バイパス管７０には、バイパス管７０の蒸気の流通を遮断する蒸気遮断弁７１が設けられている。

第１０及び第１１の実施の形態において、高圧蒸気又は中圧蒸気の圧力が急低下して下限値に達した場合、各蒸気加減弁３２，３４及び蒸気遮断弁７１の制御は、第６の実施の形態の各蒸気加減弁３２，３４及び蒸気遮断弁７１の制御と同一となる。

［第１２の実施の形態］
図１８は、第１２の実施の形態に係る蒸気タービン設備の一部を示す概略構成図である。図１８に示すように、第１２の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第５の実施の形態の蒸気タービン設備１（図１１参照）に対し、バイパス管７０を設けたものである。このバイパス管７０は、一端側が高圧蒸気供給管１４の高圧蒸気加減弁３２より下流側に接続され、他端側が低圧蒸気供給管５１の低圧蒸気加減弁５５より下流側に接続されている。バイパス管７０には、バイパス管７０の蒸気の流通を遮断する蒸気遮断弁７１が設けられている。

第１２の実施の形態において、高圧蒸気又は低圧蒸気の圧力が急低下して下限値に達した場合、各蒸気加減弁３２，５５及び蒸気遮断弁７１の制御は、第６の実施の形態において、中圧蒸気加減弁３４と低圧蒸気加減弁５５との関係を入れ替えることで、同様に制御することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状、方向などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

例えば、蒸気タービンの設置数は、２つ又は３つに限られるものでなく、それ以上設置してもよい。

また、本発明は、複数の蒸気タービンがケーシングをそれぞれ備えて別個に構成されたものに限定されるものではなく、１つの蒸気タービンに中間シール部を設け、この中間シール部を挟むように複数のタービン部（例えば、高圧タービン部、中圧タービン部、低圧タービン部）を設けるようにしてもよい。

また、蒸気タービン５，６，５０に接続される負荷は、上記各実施の形態では発電機８としたが、これに限定されるものでなく、コンプレッサや、送風機等に接続してもよい。

また、上記各実施の形態における各蒸気タービン５，６，５０は、片流タービンに代えて双流タービンに変更してもよい。

１ 蒸気タービン設備
３ 第１フラッシャ（蒸気源）
４ 第２フラッシャ（蒸気源）
５ 高圧蒸気タービン
６ 中圧蒸気タービン
１０ 制御手段
１０ｃ 特性テーブル
３２ 高圧蒸気加減弁
３４ 中圧蒸気加減弁
４２ 高圧検出器（圧力検出器）
４３ 中圧検出器（圧力検出器）
５０ 低圧蒸気タービン
５５ 低圧蒸気加減弁

Claims (9)

1. 異なる蒸気源から供給される蒸気によって駆動する直列接続された複数の蒸気タービンと、前記複数の蒸気タービンそれぞれに設けられて前記蒸気源から供給される蒸気の流量を加減調整する蒸気加減弁と、前記蒸気加減弁の動作を弁開度指令値の出力によって制御する制御手段とを備えた蒸気タービン設備であって、
   前記制御手段は、複数の前記蒸気加減弁に対し、同一値の前記弁開度指令値を同時に出力することを特徴とする蒸気タービン設備。
2. 前記制御手段は、前記弁開度指令値に対する複数の前記蒸気加減弁それぞれの蒸気流量の関係が設定された特性テーブルを備え、この特性テーブルを参照して前記弁開度指令値を求めることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン設備。
3. 前記特性テーブルは、少なくとも１つの前記蒸気加減弁における蒸気流量と弁開度指令値との関係において、前記弁開度指令値の上限設定値を設定し、この上限設定値以上の弁開度指令値では蒸気流量を一定値としたことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン設備。
4. 前記制御手段は、前記上限設定値を設定した前記蒸気加減弁に対し、前記一定値より蒸気流量を増加させる追加弁開度指令値を出力することを特徴とする請求項３記載の蒸気タービン設備。
5. 複数の前記蒸気加減弁の下流側を接続するバイパス管と、このバイパス管の蒸気の流通を遮断可能な蒸気遮断弁とを更に備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の蒸気タービン設備。
6. 複数の前記蒸気加減弁それぞれの上流側に蒸気の圧力値を検出する圧力検出器が設けられ、
   前記制御手段は、前記圧力検出器の圧力値と指定値とを比べて判定し、この判定結果に基づいて前記弁開度指令値を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の蒸気タービン設備。
7. 異なる蒸気源から供給される蒸気によって駆動する直列接続された複数の蒸気タービンと、前記複数の蒸気タービンそれぞれに設けられて前記蒸気源から供給される蒸気を加減調整する蒸気加減弁とを備えた蒸気タービン設備の制御方法であって、
   複数の前記蒸気加減弁に対して同一値の弁開度指令値を同時に出力し、この弁開度指令値の出力によって前記複数の蒸気加減弁の動作を制御することを特徴とする蒸気タービン設備の制御方法。
8. 前記複数の蒸気タービンの起動時に、同一値の前記弁開度指令値を同時に出力することで、複数の前記蒸気加減弁を同時に閉弁状態から開弁することを特徴とする請求項７記載の蒸気タービン設備の制御方法。
9. 前記複数の蒸気タービンに供給する蒸気の圧力が急低下したときに、同一値の前記弁開度指令値を同時に出力することで、複数の前記蒸気加減弁を同時に閉弁動作することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の蒸気タービン設備の制御方法。

Images